[发明专利]一种光伏逆变器漏电流检测装置

说明书

技术领域

本发明涉及光伏逆变器领域，具体说是一种基于磁通门技术的光伏逆变器漏电流检测装置，用于光伏逆变器等需要检测毫安级交直流电流的场合。背景技术

无隔离型光伏逆变器在提高整个系统的效率的同时，也带来了漏电流的问题。漏电流会造成电磁干扰，电网电流失真以及系统额外的损耗。为了减少漏电流带来的负面影响，就要把电路的漏电流限制在安全的范围内。在VDE0126-1-1，2006-02标准中，不同的漏电流大小需要在相应的时间内断开逆变器和电网的连接。

当前，漏电流保护装置已经在各个不同场合得到广泛应用，现有的漏电流保护装置主要由差分转换器、后续处理电路以及机械结构等三部分组成。其中，用于检测漏电流的部分包括一个圆形或矩形的磁芯，磁芯上绕有数百匝的细铜线，用一个金属屏蔽层将磁芯及铜线覆盖住，以避免外界磁场干扰。所有的电流母线从磁芯中穿过。在不存在漏电流的情况下，穿过磁芯的所有电流的矢量和为零，那么基于安培环路定理可知，此时磁芯中不存在磁通量；如果存在漏电流，那么电流矢量和将不为零，同时，漏电流将导致磁芯中出现可变磁通量；进一步地，该可变磁通量将导致线圈中出现感应电动势。后续处理电路对线圈中的感应电动势进行处理和分析，如果分析结果显示当前的漏电流大于预先设定的阈值，则通过激活机械装置来切断电源，以执行保护功能。这种装置一般要在环形磁芯上留一个气隙，用来装传感器，比如感应磁场的霍尔传感器等。利用霍尔片感应磁场强度的变化，输出相应的霍尔电压。这给加工磁环带来一定的难度，同时昂贵的霍尔传感器增加了漏电流保护装置的成本。

考虑到漏电流通常比较小，因此磁芯需要采用昂贵的坡莫合金材料制成。这是因为坡莫合金的相对磁导率较大，会使得线圈的感应电动势增大，便于处理和分析，否则，如果感应电动势过小的话，后续会很难处理。另外，如果要检测的漏电流较大，那么磁芯需要较大的截面，以避免出现磁通饱和现象，影响检测的正常进行；但是如果漏电流非常的大，那么就需要磁通的截面非常大，相应地，就会导致装置的体积非常大。

可见，现有检测方式虽然能检测出一定范围内的漏电流，但是，由于需要使用坡莫合金等材料，而且需要增大磁芯面积或者专门设置用于检测较大漏电流的设备，因此，增加了实现的复杂度和实现成本。而且，由于只有交流电才能在线圈中产生感应电动势，因此现有检测方式不适用于检测直流漏电流。现有检测方式也不适用于检测具有较高频率的较大的漏电流，因为具有较高频率的较大漏电流会导致线圈中出现涡流，进而导致检测结果不准确。

发明内容

本发明主要目的在于提供一种光伏逆变器漏电流检测装置。该装置能够实现对交、直流漏电流的检测，具有较好的线性度，且实现起来简单方便，并能够降低成本。

为解决上述问题提出以下解决方案：

一种光伏逆变器漏电流检测装置，由传感元件部分、后续处理电路部分、方形固定支架、控制板电路、连接接口、光伏逆变器输出线构成，其中：传感元件由细铜线绕制在环形磁芯材料上形成电感线圈而成，包括两个绕组(2)即匝数较小的绕组MO2-MO4(7)、匝数较多的绕组MO1-MO3(8)；后续处理电路包含恒流源电路(9)、方波激励电路(10)、滤波偏置电路(11)。

进一步地：匝数较少的绕组MO2-MO4(7)和恒流源电路(9)结合，用于检验模块能否正常工作；匝数较多的绕组MO1-MO3(8)和方波激励电路(10)结合，用于驱动可饱和电感循环工作在磁滞回线上。

进一步地，所述环形磁芯(1)用于加强由光伏逆变器输出线(5)中的漏电流I p和两组绕组(2)中电流所引起的磁场的磁感应强度，环形磁芯一般由微晶，非晶，坡莫合金等铁磁材料制作的。

进一步地，所述滤波偏置电路(11)用于将MO1输出电压信号经过滤波偏置处理后输出电压Vm，从而确定当前漏电流的大小。

进一步地，所述电感线圈在零磁通附近电感较大，在饱和时电感较小，并且电感由饱和到不饱和可突变。

进一步地，所述连接接口用于和光伏逆变器控制板和辅助电源电路连接。

进一步地，所述方形固定支架用来固定电感线圈并便于和后续电路模块进行连接。

进一步地，所述光伏逆变器输出线从环形磁芯中穿过。